Fundamentos de Ingeniería de

Yacimientos

Ing. Gildardo Guerrero Cruz

gildardo.guerrero@pemex.com

I. Introducción

II. Propiedades de la roca

III. Clasificación de los yacimientos

IV. Estimación del volumen original de aceite y/o gas natural, métodos

volumétricos

V. Estimación y clasificación de las reservas de hidrocarburos

VI. Análisis Presión – Volumen – Temperatura (PVT)

VII. Mecanismos de expulsión de los fluidos de los yacimientos

VIII. Ecuación de Balance de Materia (EBM)

IX. Yacimientos de gas

X. Yacimientos de aceite

Contenido

Craft B.C. and Hawkins M.F.: Applied Petroleum Reservoir Enginnering,

Ed. Prentice Hall, Second edition, 1990

Paris de Ferrer Magdalena.: Fundamentos de Ingeniería de Yacimientos,

Editorial Astro Data, S.A., 2010

Ezekwe Nnaemeka: Petroleum Reservoir Engineering Practice,

Ed. Prentice Hall, First edition, September 2010

Bradley Howard B.: Petroleum Engineering Handbook,

Society of Petroleum Engineers, First edition, 1987

McCain William D. Jr: The Properties of Petroleum Fluids,

Ed. Penn Well Books, Second edition, 1990

Mohan Kelkar: Natural Gas Production Engineering,

Ed. PennWell, 2008

Tarek Ahmed: Reservoir Engineering Handbook

Ed. Elsevier

El Rincón Petrolero (wwwelrinconpetrolero.blogspot.mx/)

Bibliografía:

I. Introducción 1. Ingeniería de Yacimientos: Puede definirse como la aplicación de principios científicos a

los problemas de drene derivados durante el desarrollo y producción de yacimientos de

aceite y gas natural.

También se ha definido como el arte de desarrollar y producir aceite y gas de tal manera

que se obtenga la mayor eficiencia económica.

Las herramientas de trabajo de la Ingeniería de Yacimientos son: la Geología Sub-

superficial, Matemáticas Aplicadas, leyes básicas de la Física y Química que gobiernan el

comportamiento de fases líquidas y del vapor del aceite, gas natural y agua en las rocas

del yacimiento.

Puesto que el contenido de hidrocarburos de los yacimientos y su producción son

fundamentales para toda actividad de la Ingeniería Petrolera, la Ingeniería de Yacimientos

es una parte estratégica y fundamental dentro de la explotación óptima de los

yacimientos.

I. Introducción

Los trabajos de la Ingeniería de Yacimientos inician con el pozo exploratorio que descubre un

campo y/o yacimiento, estudiando los registros geofísicos, muestras de canal y de fluidos,

presiones, etc., que proporcionan una idea inicial de la cantidad de hidrocarburos contenida en

el yacimiento. Continúan con el desarrollo del campo, la explotación primaria, la implantación

de métodos de recuperación secundaria y mejorada. Es decir, durante toda la etapa productiva

de un yacimiento se requiere la aplicación de la Ingeniería de Yacimientos en sus diferentes

especializaciones.

P.P. 5400 m

Línea sísmica que muestra la posible existencia de una

acumulación de hidrocarburos (yacimiento)

Modelo tridimensional de la acumulación de

hidrocarburos (yacimiento) Desarrollo de campos implica la perforación

de pozos

Producción de hidrocarburos

Yacimiento-pozo-superficie Refinación

Exportación

Yacimiento

Es la porción de una trampa geológica que contiene hidrocarburos y que se comporta como

un sistema interconectado hidráulicamente. Los hidrocarburos parcialmente ocupan los

porosos o huecos de la roca almacenadora y normalmente están a la presión y temperatura

debidas a las profundidades a que se encuentra el yacimiento. Algunos yacimientos están

asociados a grandes volúmenes de agua denominados acuíferos

Roca sello

Roca almacenadora

• Estimación de parámetros petrofísicos

de la roca:

• Porosidad

• Saturación de aceite, gas y agua

• Permeabilidad

• Contenido de arcilla

• Espesores brutos y netos

• Resistividad de la roca

• Determinación de contactos agua-

aceite, agua-gas y gas-aceite

• Litología

• Mineralogía

Caracterización de Yacimientos: Modelo petrofísico

• Pruebas especiales de núcleos

• Mojabilidad

• Presiones capilares

• Permeabilidades relativas

• Calibración de parámetros petrofísicos

con núcleos

• Porosidad

• Permeabilidad

• Exponente de cementación

• Propiedades eléctricas

• Litología

• Granulometría

2800

2900

3000

2700

2750

2850

2950

0.2 2001000Gamma corregido Resistividad

KS

KM

KI

N-1

N-2

No

concluyente

Productor de

aceite

2800

2900

3000

2700

2750

2850

2950

0.2 2001000Gamma corregido Resistividad

KS

KM

KI

N-1

N-2

No

concluyente

Productor de

aceite

2896

2900

2905

2909

Registro de imágenes

M.C. 2905-10_5x_nx

M.C. 2905-10_10x_nx

Lutita

Dolomía

Cretácico Inferior 2905-2910 m

Crudo

Prueba de producción

Prueba de producción

Caracterización de Yacimientos: Modelo petrofísico

• El análisis de las pruebas de

incremento/decremento de presión

se realiza para obtener, entre otros,

los siguientes parámetros para el

modelado dinámico del yacimiento:

• Permeabilidad del yacimiento (k)

• Factor de daño de la formación

(S)

• Presión estática del yacimiento

(pws)

• Geometría del yacimiento

• Factores omega (Ω) y lambda (l)

para la determinación del

tamaño de bloque de la matriz

rocosa en yacimientos

naturalmente fracturados

Tiempo, hr.

p

y

derivada,

lb/pg2

Análisis de pruebas de presión

• Propiedades de los hidrocarburos

• Los reportes de análisis Presión-

Volumen-Temperatura (PVT) de

muestras de fluidos se revisan para

determinar la consistencia y la

calidad de los datos , así como para

seleccionar el más representativo del

yacimiento.

• A través de una ecuación de estado

se caracteriza el fluido y se estima la

variación de su composición tanto

areal como verticalmente,

separándose incluso los

componentes como el N2, C1 y CO2

de la mezcla original, para ser

utilizados en procesos de

recuperación mejorada

• Propiedades del agua

• Las propiedades del agua se

correlacionan a partir de datos de

salinidad y del total de sólidos

disueltos

Caracterización de fluidos

Propiedades de la roca

• Se estiman propiedades de la roca

para los modelos de simulación

de flujo

• Se construye la curva de

presión capilar de acuerdo a

las saturaciones de agua

obtenidas a partir de

registros o de datos de

laboratorio

• Se establecen las

saturaciones inicial y

residual de aceite al

desplazamiento de agua

(Sorw), la saturación de

aceite residual en presencia

de gas (Sorg) y la saturación

de agua irreductible (Swi)

Saturación de agua, Sw

Permeabilidad relativa, kr

kro krw

Balance de materia

• El balance volumétrico de

hidrocarburos permite

estimar características del

yacimiento

• Volumen original de

hidrocarburos

• Estimación de reservas

remanentes de

hidrocarburos

• Predicción de la presión del

yacimiento para los

diferentes volúmenes de

producción acumulada (Np)

• Determinación de los

diferentes tipos de empuje

del yacimiento

• Tipo y dimensiones del

acuífero asociado al

yacimiento

• Pronósticos de producción

Volumen original 2P

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Ene-1

3

Ene-1

4

Ene-1

5

Ene-1

6

Ene-1

7

Ene-1

8

Ene-1

9

Ene-2

0

Ene-2

1

Ene-2

2

Ene-2

3

Ene-2

4

Ene-2

5

Ene-2

6

Ene-2

7

Ene-2

8

Ene-2

9

Ene-3

0

Ene-3

1

Ene-3

2

Tiempo

Pw

s K

g/c

m²

10 Pozos 12 Pozos 16 Pozos 14 Pozos

Análisis del comportamiento presión-producción

• El análisis incluye la preparación

de la información relacionada a la

operación del campo

• Estados mecánicos,

terminación y reparación de

pozos, fracturamientos

hidráulicos y estimulaciones

• Datos de producción por pozo

de aceite, gas y agua

• Historias de presión por pozo

estática, fluyendo, en cabeza y

en los separadores.

• Análisis de pruebas de registros

de producción (medidor de flujo

continuo, temperatura, TDT)

con el fin de determinar la

posición original del contacto de

fluidos

MBPD

0

100

200

300

400

500

600

700

25/05/1979 14/11/1984 07/05/1990 28/10/1995 19/04/2001 10/10/2006 0

50

100

150

200

250

300

350 kg/cm 2

Gasto de aceite Presión

14

• Se realizan las siguientes

etapas:

• Inicialización del modelo de

simulación de flujo para

establecer la distribución de

presión y saturación de

fluidos antes del inicio de la

explotación

• Ajuste de la historia de

presión, relación gas-aceite

(RGA) y agua, a nivel de

pozo y campo.

• Calibración del índice de

productividad por pozo y

acoplamiento de su tabla

hidráulica, considerando

diferentes gastos de

producción y presiones en

cabeza y/o de fondo fluyendo

• Alternativas de explotación

de acuerdo a las

características de yacimiento

Distribución de la saturación de aceite

Simulación de Yacimientos

Evaluación económica de reservas

• La evaluación económica de

reservas de hidrocarburos tiene por

objeto determinar la rentabilidad del

plan de desarrollo que las justifica

• La rentabilidad depende de la

cantidad de hidrocarburos existente,

del valor de venta de los fluidos

(aceite, gas y condensado) y de las

inversiones y costos de operación y

mantenimiento asociados al

desarrollo 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040

Límite económico

Exp

lora

ció

n

De

limit

ació

n

De

sarr

ollo

Declinación

Límite técnico

Abandono